本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)太陽能電源管理電路設(shè)計(jì)　出處：《吉林大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN) 最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT) 模糊邏輯 DCDC STM8L

【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)的大力發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢之一——無線傳感器網(wǎng)絡(luò),在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程中扮演著越來越重要的角色,被人們?cè)絹碓綇V泛的應(yīng)用于日常生活中的數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制等方面。通常無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)大致由傳感器電路、微控制器電路、無線通信電路、電源供電電路這四部分構(gòu)成。在節(jié)點(diǎn)電路中,電源通常是電池供電方式,供電電路往往決定著無線傳感器節(jié)點(diǎn)的工作壽命周期,是節(jié)點(diǎn)電路中的重要組成部分。目前,若采用大容量的干電池作為無線傳感器節(jié)點(diǎn)的電源,干電池電量會(huì)很在運(yùn)行一端時(shí)間后消耗殆盡。因此采用能量有限的干電池供電方式,則會(huì)導(dǎo)致更換電池的工作會(huì)造成人力和維護(hù)的成本很大。然而,若無線傳感器節(jié)點(diǎn)采用太陽能供電的方式,對(duì)于那些在戶外工作的無線傳感器節(jié)點(diǎn),該方式能常年持續(xù)供電,不用更換電池,同時(shí)太陽能作為綠色能源,具有環(huán)保節(jié)能,無污染,易維護(hù)的特點(diǎn)。目前人們廣泛的在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電源電路中采用太陽能供電的方式。 對(duì)于太陽能電源管理電路,它包含由太陽能電池板模塊,充放電管理電路和蓄電池模塊這三部分,對(duì)它進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題有下述兩個(gè)方面。從電路功能的角度,在充電方面,電源管理電路需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的充電電流和電池端電壓,避免因?yàn)檫^度充電而導(dǎo)致電池?fù)p壞,發(fā)生漏液等現(xiàn)象；在放電方面,需要對(duì)電池作放電保護(hù),在線監(jiān)測(cè)電池端電壓,以防止因?yàn)檫^度放電而導(dǎo)致電池?fù)p壞。從能量充分利用的角度,太陽能電源管理電路還要能實(shí)時(shí)跟蹤太陽能電池板的最大功率點(diǎn)(MPPT),達(dá)到最大限度的充分利用太陽能電池板輸出能量。太陽能電池板的輸出能量經(jīng)過DCDC轉(zhuǎn)換后用于給電池和超級(jí)電容進(jìn)行充電,DCDC電路的輸出能量可以通過電源管理電路進(jìn)行合理的存儲(chǔ),以達(dá)到對(duì)系統(tǒng)的輸入能量和輸出能量都進(jìn)行最大限度的利用。 本文設(shè)計(jì)了一種能源利用率較高的太陽能電源管理電路,該電源管理電路采用電池和超級(jí)電容兩級(jí)能量存儲(chǔ)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能電池板輸出能量的合理分配,達(dá)到對(duì)電池的最優(yōu)充電保護(hù),以保證該系統(tǒng)能夠長(zhǎng)壽命工作,而不需要更換電池。 本文還提出一種通過控制DCDC變換器輸出最大電流的方法跟蹤太陽能電池板的最大功率點(diǎn),在該方法基礎(chǔ)上將模糊邏輯控制理論應(yīng)用于太陽能電源管理電路進(jìn)行智能化充放電管理。建立了DCDC電路的數(shù)學(xué)模型,通過Matlab理論推導(dǎo)證明了通過控制得到最大輸出電流的方法跟蹤最大功率點(diǎn)的可行性。針對(duì)上述模型,采用STM8L型超低功耗單片機(jī)控制Sepic變換器電路構(gòu)成電源管理電路。較好的實(shí)現(xiàn)了跟蹤3W小功率電池板的最大功率點(diǎn),對(duì)儲(chǔ)能元件蓄電池的恒流恒壓充電控制以及過充過放保護(hù)控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了通過采樣最大輸出電流的方法跟蹤最大功率點(diǎn)在理論上的合理性和正確性,實(shí)現(xiàn)了太陽能電源管理電路的最優(yōu)充電和放電控制。論文中設(shè)計(jì)的電源管理電路應(yīng)用在基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)損耗在線測(cè)量項(xiàng)目中,電源管理電路轉(zhuǎn)換的效率達(dá)到80%以上,電源管理電路的靜態(tài)工作電流小于1mA,在不同的溫度和光照強(qiáng)度下,電源管理電路可以智能地根據(jù)環(huán)境條件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤和動(dòng)態(tài)的電源管理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)電路成本低廉,且穩(wěn)定性、可靠性很高。
[Abstract]:With the development of Internet of Things in our country , one of the nerve endings of Internet of Things has played an increasingly important role in the development of Internet of Things . The invention relates to a solar power supply management circuit , which comprises three parts of a solar cell panel module , a charge - discharge management circuit and a storage battery module . The invention designs a solar power supply management circuit with high energy utilization rate , which adopts a two - stage energy storage mechanism of a battery and a super capacitor to realize the reasonable distribution of the output energy of the solar panel , thereby achieving the optimal charging protection for the battery so as to ensure that the system can work in a long life without replacing the battery . The maximum power point of a solar panel is tracked by controlling the output maximum current of the DCDC converter . The fuzzy logic control theory is applied to the intelligent charge and discharge management of the solar power supply management circuit .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5;TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜冬梅;何青;張志;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量收集技術(shù)分析[J];微納電子技術(shù);2007年Z1期

2 毛賢仙,項(xiàng)文敏,唐征;太陽能光伏系統(tǒng)用VRLA電池技術(shù)性能探討[J];蓄電池;2003年01期

3 彭愛平;郭曉松;蔡偉;譚立龍;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量管理研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2007年08期

4 胡冠山;姚彥青;;無線網(wǎng)絡(luò)傳感器能量收集管理技術(shù)[J];傳感器世界;2006年03期

5 雷元超,陳春根,沈駿,黃躍杰,陳國(guó)呈;光伏電源最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法研究[J];電工電能新技術(shù);2004年03期

6 孫園園;肖華鋒;謝少軍;;太陽能電池工程簡(jiǎn)化模型的參數(shù)求取和驗(yàn)證[J];電力電子技術(shù);2009年06期

7 潘雷雷;李國(guó)麗;胡存剛;;新型占空比直接控制的光伏MPPT研究[J];電氣傳動(dòng);2011年07期

8 王章權(quán);裘楊杰;;帶MPPT控制的光伏充電控制器的設(shè)計(jì)[J];電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

9 曹旭;葉建華;傅培洋;;基于模糊控制的最大功率點(diǎn)跟蹤[J];上海電力學(xué)院學(xué)報(bào);2012年03期

10 廖志凌;劉國(guó)海;梅從立;;一種改進(jìn)的硅太陽能電池非線性工程數(shù)學(xué)模型[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 趙清華;無線傳感器節(jié)點(diǎn)能量管理系統(tǒng)的研究[D];太原理工大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：1426348